(57)【要約】【課題】      撮影前にレンズの位置ずれを検出し、再設定できるレンズ制御装置等を提供【解決手段】    レンズ制御装置における制御部１０８は、（イレギュラー）電圧検出回路１１０から供給された、圧電素子３０６にかかる電圧差に対応した値が、予め定めた閾値よりも大きいか否かを判別して、レンズの位置ずれを検出できる。この位置ずれを検出した場合、撮影がされる前に、レンズの位置を再設定し、ピントのずれを防ぐことが可能となる。  また、レンズの駆動用と、振動の検出用とで同一の圧電素子３０６を用いることで、圧電素子３０６の伸縮方向と、圧電素子３０６に加わる検出すべき振動方向とを一致させることができ、省スペース化も図れる。【選択図】    図４
2007033570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
前記レンズを介した被写体を撮像する撮像手段と、
圧電素子を具備し、前記圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像手段との距離を調整する調整手段と、
前記調整手段による調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出手段と、
前記検出手段により電気信号を検出すると、前記調整手段に対し再調整をするよう制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
レンズと撮像部との間に位置する圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像部との距離を調整する調整ステップと、
前記調整ステップによる調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにて電気信号を検出すると、前記調整ステップを再び行うよう制御する制御ステップと、
からなることを特徴とするレンズ駆動制御方法。
【請求項３】
コンピュータに、
レンズと撮像部との間に位置する圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像部との距離を調整する調整手順と、
前記調整手順による調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出手順と、
前記検出手順にて電気信号を検出すると、前記調整手順を再び行うよう制御する制御手順と、
を実行させることを特徴とするレンズ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、及び、レンズ駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ付き携帯電話、小型・薄型が求められるカメラユニットでは、従来より、外部のレバー操作でマクロモード−標準モードの切り替えを行っていた。また、近年では、小型のステップモータを備え、これによりレンズを動かすＡＦ（オートフォーカス）機能を備えるものもある。
【０００３】
しかし、ステップモータでは、小型化するにしても限りがある。これに代わり、さらに軽量・小型化可能な圧電素子（ピエゾ素子）をカメラユニットに備え、これによりレンズを動かす手法が利用されるようになってきている。圧電素子は、印加された電圧の大きさに応じて、圧電素子を変形させる性質をもつ。この性質をもつ圧電素子をカメラユニットに備え、駆動信号としての電圧をこの圧電素子に供給し、圧電素子を変形させることで、レンズを駆動する。上記の圧電素子でレンズを駆動するレンズ駆動装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、圧電素子でレンズを駆動させる場合、圧電素子を用いた振動型アクチュエータの振動を駆動力としてレンズを移動させる。この振動方向にはレンズは可動であるので、レンズを移動させた後に、レンズやレンズ駆動装置に衝撃等が加えられると、レンズは移動してしまう。この状態で撮影を行えば、ユーザの所望のズーム倍率とは異なったり、ピントがずれてしまう等の問題がある。
このような問題を解決するため、レンズの位置を固定するための何らかの機構を設けることも考えられるが、装置が大型化すると共にロック／リリースの制御が複雑になってしまう。
【０００５】
同様の問題は、カメラ付き携帯電話に限定されず、振動型アクチュエータを用いた光学システムに広く存在する。
【特許文献１】特開２００４−２９４７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、衝撃等の影響を受けにくい撮像装置、及び、レンズ駆動方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、小型で、衝撃等が加えられても、レンズの位置を元の位置に維持できる撮像装置、及び、レンズ駆動制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る撮像装置は、
レンズと、
前記レンズを介した被写体を撮像する撮像手段と、
圧電素子を具備し、前記圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像手段との距離を調整する調整手段と、
前記調整手段による調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出手段と、
前記検出手段により電気信号を検出すると、前記調整手段に対し再調整をするよう制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明第２の観点に係るレンズ駆動制御方法は、
レンズと撮像部との間に位置する圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像部との距離を調整する調整ステップと、
前記調整ステップによる調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにて電気信号を検出すると、前記調整ステップを再び行うよう制御する制御ステップと、
からなる。
【０００９】
また、本発明第３の観点に係るプログラムは、コンピュータに、
レンズと撮像部との間に位置する圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像部との距離を調整する調整手順と、
前記調整手順による調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出手順と、
前記検出手順にて電気信号を検出すると、前記調整手順を再び行うよう制御する制御手順と、
を実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧電素子に振動が加わった時に発生する電圧を検出し、この検出した電圧がある値以上の電圧であると判別した場合に、レンズの位置を再設定することが可能となる。これにより、レンズの位置のずれによって生じるズーム倍率のずれはなくなり、撮影写真がユーザの所望のズーム倍率と異なることへのユーザの不快感は解消される。また、レンズの駆動用と、振動の検出用とで同一の圧電素子を用いることで、省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るレンズ制御装置を備えるカメラ付きの携帯電話２００の外観図である。このうち、図１（ａ）は、カメラ付き携帯電話２００の蓋部２０５を開いた状態での表側の外観を示し、図１（ｂ）は、蓋部２０５を開いた状態での裏側の外観を示している。
【００１３】
図示するように、カメラ付き携帯電話２００は、蓋部２０５と本体部２０７の各一端部をヒンジ部２０６で連結した構成を有し、折り畳み可能である。
【００１４】
カメラ付き携帯電話２００は、一般のカメラ付き携帯電話と同様に、通話用スピーカ２０１、メイン表示部２０２、キー入力部２０３、通話用マイク２０４、サブ表示部２０９、カメラユニット２１０、ストロボ用ＬＥＤ(Light Emitting Diode)２１１、ステレオスピーカ２１２、充電池２１３、等を備える。
【００１５】
これらの構成のうち、キー入力部２０３は、カメラ起動用のカメラキー２０８ａ、シャッター操作用の決定キー２０８ｂ、オートフォーカスで被写体に合焦させた状態を保持するためのオートフォーカスロックキー２０８ｃ、ズーム倍率を調整するためのカーソルキー２０８ｄ等を備える。
【００１６】
カメラユニット２１０の構造を図２（ａ）、（ｂ）に示す。図２（ａ）は、カメラユニットの正面構造を示し、図２（ｂ）は、カメラユニットの側面構造を示す。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、カメラユニット２１０は、撮像装置３０７と、撮像装置３０７に外光を導くレンズ系（以下、単にレンズ）３０４と、レンズ３０４の位置をその光学軸方向に移動する駆動機構３０９とを備える。
【００１７】
撮像装置３０７は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device) 等から構成され、入射光をドットマトリクスデータに変換する。
レンズ３０４は、レンズホルダ３０３に収容されており、レンズホルダ３０３と一体に移動する。レンズ３０４の移動により、撮像装置３０７の被写体のサイズ（正確には被写体が含まれる画角）が変化する。即ち、ズーム倍率が変化する。
【００１８】
駆動機構３０９は、圧電素子（例えば、ピエゾ素子）３０６と、駆動軸３０２と、ＦＰＣＢ(Flexible Print Circuit Board)４０１と、錘４０２と、ＳＵＳ板４０３と、押さえ板３０１と、押さえバネ３０５と、を備える振動型アクチュエータから構成され、レンズ３０４の位置をその光学軸方向に移動する。
【００１９】
圧電素子３０６は印加電圧に応じて伸縮する。駆動軸３０２は、圧電素子３０６の一面に固着され、レンズ３０４のレンズホルダ３０３と押さえ板３０１との間に挟持される。ＦＰＣＢ４０１は、圧電素子３０６の他面に固定され、圧電素子３０６を駆動する駆動信号を生成する駆動回路が形成されている。錘４０２は、ＦＰＣＢ４０１に固定され、駆動軸３０２を支えている。ＳＵＳ板４０３は、金属製板状部材から構成され、錘４０２をカメラユニット２１０に固定する。
【００２０】
押さえ板３０１は、レンズホルダ３０３との間に駆動軸３０２を挟持する。押さえバネ３０５は、押さえ板３０１を下方向に付勢し、レンズホルダ３０３と駆動軸３０２との間に適切な摩擦を与える。
【００２１】
また、圧電素子３０６は、図３（ａ）と（ｂ）に示すように、ＦＰＣＢ４０１からの制御（駆動）信号によって伸縮し、圧電素子３０６の伸縮に伴って、駆動軸３０２の位置も移動する。
ここで、圧電素子３０６が低速に伸縮して、駆動軸３０２が低速に移動すると、駆動軸３０２とレンズホルダ３０３との間の摩擦力によって、レンズホルダ３０３も移動する。しかし、圧電素子３０６の伸縮の速度が高速の場合は、慣性のために摩擦部分が滑り、レンズホルダ３０３は、ほとんど移動せずに、ほぼ同じ位置にとどまる。
【００２２】
従って、図３（ａ）から図３（ｂ）の状態に低速で変化し、図３（ｂ）から図３（ａ）の状態に高速で変化する動作を繰り返すことにより、レンズ３０４を図２（ａ）、（ｂ）の符号Ｙ１で示す方向に移動することができる。同様に、図３（ｂ）から図３（ａ）の状態に低速で変化し、図３（ａ）から図３（ｂ）の状態に高速で変化する動作を繰り返すことにより、レンズ３０４を図２（ａ）、（ｂ）の符号Ｙ２で示す方向に移動することができる。
【００２３】
また、カメラユニット２１０は、レンズ３０４の位置を測定するための位置測定機構を備える。この位置測定機構は、レンズホルダ３０３に固着された磁石３１０（図２（ａ）に示す）とカメラユニット２１０の外枠に配置されたホール素子３０８とから構成される。レンズホルダ３０３の位置に応じて、磁石３１０とホール素子（Ｈ／Ｓ）３０８との間の距離が変化し、距離の変化に伴ってホール素子３０８が検出する磁界強度が変化するため、ホール素子３０８の出力からレンズホルダ３０３の位置を検出・判別する。
【００２４】
次に、この携帯電話２００の回路構成について説示する。
携帯電話２００の内部回路は、図４に示すように、制御部１０８、様々な指示や情報を入力するためのキー入力部２０３、前述の撮像装置３０７、前述のホール素子３０８、画像メモリ１２１、衝撃検出回路１１０、駆動回路１１１等を備える。
【００２５】
制御部１０８は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Randam Access Memory)１２２、ＲＯＭ(Read Only Memory)などを含むマイクロプロセッサ等から構成され、ＲＯＭに記憶されている動作プログラムに基づいて、このカメラ付き携帯電話２００内の各部の動作を制御する。特に、本実施形態においては、制御部１０８は、キー入力部２０３からの指示に従って、撮像関係の処理を実行する。例えば、制御部１０８は、カーソルキー２０８ｄの操作に応答して、駆動回路１１１を制御して、圧電素子３０６を駆動させて、レンズ３０４の位置を調整し、また、衝撃検出回路１１０からの検出信号に応答してレンズ３０４の位置を再調整し、さらに、キー入力部２０３からの指示に従って、撮像装置３０７からの画像を取り込んで画像メモリ１２１に格納する等の処理を行う。
【００２６】
キー入力部２０３は、カメラキー２０８ａの操作に応答してカメラ起動の指示、決定キー２０８ｂの操作に応答したシャッター指示（画像取り込み指示）、カーソルキー２０８ｄの操作に応じたズームイン（倍率増加）又はズームアウト（倍率低下）の指示を制御部１０８に供給する。
撮像装置３０７は、撮像画像の画像データを制御部１０８に供給する。
ホール素子３０８は、検出した磁力に基づいて、レンズ３０４の位置を示す信号を制御部１０８に供給する。
画像メモリ１２１は、フラッシュメモリなどから構成され、撮影された画像データを格納する。
【００２７】
駆動回路１１１は、ＦＰＣＢ４０１に実装され、制御部１０８からの指示に従ってレンズ３０４を移動するための駆動信号を生成して圧電素子３０６に供給する。
この駆動回路１１１は、電源部１０１、駆動波形発生部１０２、第一のインバータ回路１０４、第二のインバータ回路１０５、電流制限抵抗Ｒ、電源安定化用コンデンサＣ、等から構成される。
【００２８】
各インバータ回路１０４、１０５はＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor）１０４ａ、１０５ａとＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０４ｂ、１０５ｂとから構成された相補型（ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor））のインバータ回路である。
【００２９】
電源部１０１は、電子回路に電源電圧Ｖｃｃを供給する。駆動波形発生部１０２は制御部１０８からの指示に応答し、圧電素子３０６を制御するための一対の駆動信号を発生させ、一方の駆動信号を配線１０３ａを通して第一のインバータ回路１０４に供給し、もう一方の駆動信号を、配線１０３ｂを通して第二のインバータ回路１０５に供給する。ＭＯＳＦＥＴ１０４ａ、１０４ｂのゲート電圧に供給された信号の電圧がハイレベルの場合は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０４ｂのみがオンになり、圧電素子３０６の左側の電極の電圧はローレベルになる。逆に、ＭＯＳＦＥＴ１０４ａ、１０４ｂのゲート電圧に供給された信号の電圧がローレベルの場合は、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０４ａのみがオンになり、圧電素子３０６の左側の電圧はほぼ電源電圧Ｖｃｃになる。同様に、ＭＯＳＦＥＴ１０５ａ、１０５ｂのゲート電圧に供給された信号の電圧がハイレベルの場合は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０５ｂのみがオンになり、圧電素子３０６の右側の電極の電圧はローレベルになる。逆に、ＭＯＳＦＥＴ１０５ａ、１０５ｂのゲート電圧に供給された信号の電圧がローレベルの場合は、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０５ａのみがオンになり、圧電素子３０６の右側の電圧はほぼ電源電圧Ｖｃｃになる。
【００３０】
一例を示すと、駆動波形発生部１０２は、制御部１０８からズームアウト（ズーム倍率減少）の指示を受けると、図５（ａ）、（ｂ）（横軸：時間、縦軸：電圧）に示すような、二つの独立した電圧波形ＷＡ、ＷＢを発生し、図５（ａ）の電圧波形ＷＡを配線１０３ａを介して第一のインバータ回路１０４に、図５（ｂ）の電圧波形ＷＢを配線１０３ｂを介して第二のインバータ回路１０５に供給する。両電圧波形ＷＡ，ＷＢにより、圧電素子３０６の両端の電極には、図５（ｃ）のような電圧が印加される。なお、図５（ｃ）では、図４に示す圧電素子３０６の右側電極の電圧が左側の電極の電圧より高い状態を正とする。電圧波形ＷＡがローレベルで、電圧波形ＷＢがハイレベルである場合に、圧電素子３０６の印加電圧は−Ｖｐとなる。また、電圧波形ＷＡがハイレベルで、電圧波形ＷＢがローレベルである場合に、圧電素子３０６の印加電圧はＶｐとなる。
【００３１】
圧電素子３０６に、図５（ｃ）のような電圧が印加されると、圧電素子３０６は、図５（ｄ）に示すように、高速に縮み、低速で伸びる動作を繰り返し、レンズホルダ３０３及びレンズ３０４は前方（図２（ｂ）左側）に移動し、レンズ３０４を撮像装置３０７から遠ざける。
【００３２】
また、駆動波形発生部１０２は、制御部１０８からズームアップの指示を受けると、図５（ａ）に示す電圧波形ＷＡを配線１０３ａを介して第一のインバータ１０４に供給し、図５（ｂ）に示す電圧波形ＷＢを配線１０３ｂを介して第二のインバータ１０５に供給する。このため、圧電素子３０６には、図５（ｃ）に示す電圧波形の極性を反転した電圧が印加され、圧電素子３０６は、図５（ｄ）に示す変位を反転した変位を示す。即ち、高速に伸び、低速で縮む動作を繰り返す。従って、レンズホルダ３０３及びレンズ３０４は後方（図２（ｂ）右側）に移動し、レンズ３０４を撮像装置３０７に徐々に近づける。
【００３３】
次に、衝撃検出回路１１０は、ＦＰＣＢ４０１に実装され、このカメラ付き携帯電話２００に何らかの衝撃・外力が加わったことを検出する回路である。前述のように、レンズ３０４は、レンズホルダ３０３と駆動軸１０２との間の摩擦力によりその位置が保持されている。従って、衝撃などの外力が加わると、位置ずれが生ずる虞がある。そこで、衝撃検出回路１１０は、この衝撃を検出して、制御部１０８に通知するものである。
【００３４】
ここで、圧電素子３０６は、印加電圧に応じて変形する性質と共に、外力が加わって変形すると、電圧を発生する性質を有する。この衝撃検出回路１１０は、圧電素子３０６のこの性質を利用して、外力の印加を検出するものであり、圧電素子３０６の両端電極の電位差を増幅するオペアンプ１０６と、オペアンプ１０６の出力電圧をアナログディジタル変換するＡ／Ｄコンバータ１０７とから構成され、例えば、ＦＰＣＢ４０１に実装される。このようにレンズ３０４の駆動用と、衝撃の検出用とで同一の圧電素子３０６を用いることで、圧電素子３０６の伸縮方向と、圧電素子３０６に加わる検出すべき振動方向とを一致させることができ、省スペース化も図れる。
【００３５】
次に、オペアンプ１０６は、圧電素子３０６で発生した微小な電圧差を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ１０７に供給する。Ａ／Ｄコンバータ１０７は供給された電圧差（アナログ値）をディジタル値に変換し、制御部１０８に供給する。制御部１０８は、Ａ／Ｄコンバータ１０７から供給されたディジタル値から、圧電素子３０６の電力があるレベル以上か否かを判別することにより、レンズ３０４の移動可能方向に何らかの衝撃・外力が加わったか否かを判別する。
【００３６】
次に、上記構成を有するカメラ付き携帯電話２００の動作を図６、図７のフローチャートを参照して説明する。
ユーザがカメラ付き携帯電話２００で写真をとりたい時に、ユーザが図１のカメラキー２０８ａを押下する。制御部１０８は、このキー操作に応答して、撮像モードを設定し、カメラユニット２１０を起動すると共に撮像装置３０７で取得した画像をメイン表示部２０２に供給して表示する動作を開始する。
【００３７】
ユーザは、表示画像を拡大又は縮小したい場合、カーソルキー２０８ｄを適宜操作する。
制御部１０８は、このキー操作に応答して、図６のフローチャートに示す処理を開始し、まず、衝撃検出回路１１０をオフする（ステップＳ１０１）。オフする手法は、電源の供給を停止する、制御部１０８への入力をマスクする等、任意である。衝撃検出回路１１０をオフする理由は、駆動波形発生部１０２が発生する駆動信号を、衝撃による電圧として制御部１０８が誤検出しないようにするためである。
【００３８】
次に、制御部１０８は、このキー操作に応答して、圧電素子３０６を駆動するピエゾ駆動処理を開始する（ステップＳ１０２）。ここで、例えば、カーソルキー２０８ｄの上部が押下されれば、制御部１０８は、ズームインの指示と判断し、駆動波形発生部１０２に、図５（ａ）、（ｂ）に示す駆動波形ＷＡとＷＢをインバータ１０４と１０５にそれぞれ供給させるように指示する。また、カーソルキー２０８ｄの下部が押下されれば、制御部１０８は、ズームアウトの指示と判断し、駆動波形発生部１０２に、図５（ａ）、（ｂ）に示す駆動波形ＷＡとＷＢをインバータ１０５と１０４にそれぞれ供給させるように指示する。これにより、圧電素子３０６には、図５（ｃ）に示す駆動電圧波形又はその反転電圧波形が印加され、圧電素子３０６が伸縮を繰り返して、レンズ３０４の位置を制御する。
【００３９】
制御部１０８は、レンズの移動処理が終了したか否か、即ち、カーソルキー２０８ｄの押下が終了したか否か、或いは、レンズ３０４が終端に達したか否か（ホール素子３０８の検出レベルから判定できる）を判別し（ステップＳ１０３）、終了していないと判別した場合は（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、駆動波形発生部１０２の動作を継続させる（ステップＳ１０２）。これにより、ユーザは、所望の位置にレンズ３０４を移動させ、所望のズーム倍率で撮影することができるようになる。
【００４０】
なお、本実施形態では、レンズ３０４の被写界深度は深く、レンズ３０４の移動可能範囲内で、常に合焦した状態であるものとする。
【００４１】
一方、ステップＳ１０３において、終了したと判別した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、制御部１０８は、ホール素子３０８の出力電圧を測定し、測定値を制御部１０８内の内部メモリ（例えば、図４に示すＲＡＭ１２２等）に記憶する（ステップＳ１０４）。この値は、その時点でのレンズの位置を示す。
【００４２】
続いて、衝撃検出回路１１０をオン状態とし（ステップＳ１０５）、圧電素子３０６の起電圧を測定可能な状態とする。以上で、今回の処理は終了する。
【００４３】
この状態で、決定キー２０８ｂが押下されると、制御部１０８は、図７（ａ）の処理を開始し、撮像装置３０７の撮像画像を取り込み、画像メモリ１２１に格納する（ステップ２０１）。
【００４４】
このようにして、ユーザがカメラを使用している間に、このカメラ付き携帯電話２００に何らかの衝撃や外力が加わると、圧電素子３０６が歪み、微小な電圧差が発生する。オペアンプ１０６は、圧電素子３０６で発生したこの微小な電圧差を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ１０７に供給する。Ａ／Ｄコンバータ１０７は供給された電圧差（アナログ値）をディジタル値に変換し、制御部１０８に供給する。
【００４５】
制御部１０８は、Ａ／Ｄコンバータ１０７からディジタル値が供給されると、例えば、これを割込信号として取り込み、図７（ｂ）のフローチャートに示す衝撃検出割込処理を開始する。まず、制御部１０８は、供給されたディジタル値が、所定の閾値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ３０１）。この閾値は、予め設定しておいた値であり、撮影レンズ３０４が移動してしまう程度の最小の値に設定しておく。
【００４６】
制御部１０８は、Ａ／Ｄコンバータ１０７から供給されたディジタル値が閾値よりも大きいと判別した場合（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、記憶されているレンズ位置と、ホール素子３０８から供給される現在のレンズ位置との差分を求め、レンズの移動方向・移動量などを駆動波形発生部１０２に供給する（ステップＳ３０２）。
駆動波形発生部１０２は、指示に従って、レンズ３０４を移動させるための駆動電圧波形を発生し、レンズ３０４を移動する（ステップＳ３０３）。なお、制御部１０８が、ホールセンサ３０８の出力をモニタし、レンズ３０４が適切な位置に復帰するまで、駆動波形発生部１０２を制御するようにしてもよい。
【００４７】
一方、制御部１０８は、Ａ／Ｄコンバータ１０７から供給されたディジタル値が閾値よりも小さいと判別した場合（ステップＳ３０１；Ｎｏ）、レンズ３０４の位置を補正せずに、衝撃検出割込処理を終了し、次の操作を待機する。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態に係るカメラ付き携帯電話２００では、制御部１０８は、衝撃検出回路１１０から供給された値が、予め定めた閾値よりも大きいか否かを判別することにより、レンズ３０４の位置ずれの発生を検出できる。さらに、位置ずれの発生を検出した場合に、レンズ３０４の位置を再設定するので、ズーム倍率がずれたまま撮影する自体を防ぐことが可能となる。
【００４９】
また、レンズ３０４の駆動用と、衝撃の検出用とで同一の圧電素子３０６を用いることで、圧電素子３０６の伸縮方向と、衝撃の検出すべき方向とを一致させることができ、省スペース化も図れる。
また、レンズ３０４の位置を固定するためのストッパなどを配置する必要がなく、小型軽量化に資する。
【００５０】
（実施形態２）
上記実施形態１では、レンズ３０４の被写界深度が深く、レンズ３０４の移動範囲内で常に合焦しているという構成のカメラユニット２１０について説明したが、本発明はより高性能なカメラユニットなどにも適用可能であり、例えば、ズームとピントとを独立して調整可能なカメラユニットにも適用可能である。
【００５１】
このような調整が可能な場合、例えば、図２に示すレンズ３０４の位置に、位置調整が可能な複数のレンズを配置し、レンズに振動型アクチュエータと駆動回路を配置し、さらに、各レンズの位置を検出可能とする。
複数のレンズと、複数の振動型アクチュエータ及び駆動回路とを個別に配置することで、ズーム倍率の変更とフォーカスとが独立して制御可能となる。これにより、レンズの被写界深度は浅いものでもよくなり、シャープな画像の撮影が可能となる。
なお、衝撃検出回路１１０は、任意の１つの圧電素子の起電圧を検出すればよい。
【００５２】
このような構造を有するカメラユニットにおける、制御部１０８の動作処理について説明する。
ユーザがレンズ制御装置２００で写真をとりたい時に、ユーザが図１のカメラキー２０８ａを押下することにより、カメラモードがセットされ、カメラユニット２１０が起動する。
【００５３】
ここで、ユーザがズーム倍率を変更したい場合には、ユーザは、カーソルキー２０８ｄを押下する。制御部１０８は、図６に示す処理を実行し、複数の圧電素子にそれぞれ駆動信号を供給して、例えば、各レンズを同一方向に移動させることにより、ズーム倍率を変更する（ステップＳ１０２）。なお、レンズの駆動方法自体は実施形態１と同様である。
制御部１０８は、レンズの移動が終了すると、各レンズの位置を記憶する（ステップＳ１０４）。
【００５４】
本実施形態のレンズの被写界深度は浅く、ズーム倍率を変更するとピントはずれた状態になる可能性がある。そこで、ユーザは、オートフォーカスロックキー２０８ｃを必要に応じて押下する。ユーザのこの操作に応答して、制御部１０８は、制御部１０８は、図８に示すオートフォーカス処理を開始し、まず、衝撃検出回路１１０をオフし（ステップＳ４０１）、続いて、いずれかの圧電素子を駆動することにより、いずれかのレンズを移動させ、合焦（オートフォーカス処理）を行う（ステップＳ４０２、ステップＳ４０３；Ｎｏ）。なお、合焦させる手法は、任意であるが、例えば、撮像装置３０７が撮影した画像の各画素の輝度値の分散がもっとも大きい状態を合焦状態であるとする等の手法を用いることができる。その他、コントラストを用いる方法、位相差検知方式等の他の方法で合焦させるようにしてもよい。
【００５５】
次に、合焦処理が終了しとき（ステップＳ４０３；Ｙｅｓ）、この合焦状態での各レンズの位置を内部メモリに上書きして記憶する（ステップＳ４０４）。
【００５６】
続いて、制御部１０８は、衝撃検出回路１１０を起動して（ステップＳ４０５）、今回のフォーカスロック処理を終了する。
【００５７】
このようにして、ユーザがカメラを使用している間に、このカメラ付き携帯電話２００に何らかの衝撃や外力が加わると、衝撃検出回路１１０から制御部１０８に信号が供給される。この信号に応答して、制御部１０８は、図７（ｂ）のフローチャートに示す衝撃検出割込処理を開始する。まず、制御部１０８は、供給されたディジタル値が、所定の閾値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ３０１）。制御部１０８は、Ａ／Ｄコンバータ１０７から供給されたディジタル値が閾値よりも大きいと判別した場合（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、各レンズの位置を、内部メモリに記憶している各レンズの直近の記憶位置に一致させるための駆動波形の生成を駆動波形発生部１０２に指示する（ステップＳ３０２）。
【００５８】
このような構成とすることにより、衝撃が加わっても、各レンズの位置を直前のズーム調整後或いは合焦後の適切な位置に復帰させることが可能となる。
【００５９】
上述の各部の外観、機械的構成、回路構成、動作、波形、フローチャートなどは、一例であり、同様の作用・効果を実現できるならば、任意であり、上記実施形態に限定されるものではない。
【００６０】
例えば、上記各実施の形態では、ズーム倍率を連続して変化させる場合について説明したが、例えば、ノーマルモードとマクロモードを切り替える場合のように、ズーム倍率を２段階、３段階などで段階的に切り代える場合にも同様に適用可能である。
また、カメラモードに入った時点で、その時点のレンズ位置を記憶するようにしてもよい。
【００６１】
また、例えば、駆動波形発生部１０２が発生する信号は、矩形の波形でなくてもよく、のこぎり型の波形の信号でもよい。また、圧電素子３０６の駆動回路をＣＭＯＳインバータ回路で構成したが、例えば、Ｈブリッジ回路等で構成してもよい。
【００６２】
また、上記各実施形態においては、カメラ付き携帯電話のような移動体通信端末を想定していた。しかしながら、本発明は、これに限定されず、電子カメラ或いは他の形態のカメラ付きの小型装置でよい。
【００６３】
さらに、上記各実施形態において、制御部１０８が実行するプログラムは、予めＲＯＭ等に記憶されていた。しかしながら、本発明は、これに限定されず、上述の処理を実行させるためのプログラムを、既存のカメラ装置に適用することで、上記実施形態にかかる制御と同様の制御を実行可能としてもよい。このようなプログラムの提供方法は任意であり、例えば、インターネットなどの通信媒体を介して提供可能である他、例えば、メモリカードなどの記録媒体に格納して配布してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズ制御装置の外観構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレンズ制御装置におけるカメラユニットの構造を示す図である。（ａ）は、カメラユニットを正面からみた構造を示し、（ｂ）は、カメラユニットを横からみた構造を示し、圧電素子の伸縮方向を明示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係るレンズ制御装置における駆動軸が伸びだときの状態と、縮んだときの状態を示した図である。（ａ）は、圧電素子が伸びた状態の概況図である。（ｂ）は、圧電素子が縮んだ状態の概況図である。
【図４】本発明の実施形態に係るレンズ制御装置の構成例を示すブロック図、及び、レンズ制御装置で実装される電子回路構成例を示す回路構成図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るレンズ制御装置における駆動波形発生部が発生する信号の電圧波形や発生のタイミングを例示するタイミングチャートである。（ａ）は、第一のインバータに供給する電圧波形であり、（ｂ）は、第二のインバータに供給する電圧波形である。（ｃ）は、圧電素子にかかる電圧の時間変化を例示した図である。（ｄ）は、圧電素子の位置の時間変位を例示した図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るレンズ制御装置におけるズーム倍率の変更のためにレンズを駆動する時の、制御部が実行するレンズ駆動処理の動作処理を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ制御装置における画像取り込み処理の動作処理を示すフローチャートである。（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ制御装置における衝撃検出割込処理の動作処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るレンズ制御装置における複数のレンズを駆動するレンズ駆動処理の動作処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１０１…電源部、１０２…駆動波形発生部、１０４…第一のインバータ回路、１０５…第二のインバータ回路、１０６…オペアンプ（ＡＭＰ）、１０７…Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）、１０８…制御部（保持手段、制御手段）、１１０…衝撃検出回路（電圧値取得手段）、２０８ａ…カメラキー、２０８ｂ…決定キー、２０８ｃ…オートフォーカスロックキー、２０８ｄ…カーソルキー（指示手段）、３０２…駆動軸、３０３…レンズホルダ、３０４…レンズ、３０６…圧電素子、３０７…撮像装置（撮像部）、４０１…ＦＰＣＢ。
【図１】
2007033570.tif 000003
【図２】
2007033570.tif 000004
【図３】
2007033570.tif 000005
【図４】
2007033570.tif 000006
【図５】
2007033570.tif 000007
【図６】
2007033570.tif 000008
【図７】
2007033570.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月3日(2006.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
前記レンズを介した被写体を撮像する撮像手段と、
圧電素子を具備し、前記圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像手段との距離を調整する調整手段と、
前記調整手段による調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出手段と、
前記検出手段により電気信号を検出すると、前記調整手段に対し再調整をするよう制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記レンズの位置を取得する取得手段を更に備え、
前記調整手段による調整の際に前記取得手段が取得した第１の位置と、前記第１の検出手段にて検出された際に前記取得手段が取得した第２の位置とが異なる場合、前記制御手段は、前記第１の位置に前記レンズを移動するように前記調整手段を制御する
ことを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記レンズとともに移動し、当該レンズを保持する第１の保持部材と、当該第１の保持部材を移動可能に保持する第２の保持部材とに設けられ、当該第１の保持部材と当該第２の保持部材との位置関係を磁界強度に基づいて検出する一対の検出部材を更に備え、
前記取得手段は、当該検出部材によって検出される当該磁界強度に基づいて、前記レンズの位置を取得する
ことを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の位置を記憶する記憶手段を更に備え、
前記記憶手段に記憶された第１の位置と、前記第２の位置とが異なる場合、前記制御手段は、前記記憶された第１の位置に前記レンズを移動するように前記調整手段を制御する
ことを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
所定の指示信号の入力を受け付ける受付手段を更に備え、
前記受付手段に前記指示信号が入力され、且つ、前記第１の位置と前記第２の位置とが異なる場合、前記制御手段は、前記第１の位置に前記レンズを移動するように前記調整手段を制御する
ことを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記受付手段に前記指示信号が入力され、且つ、前記レンズが終端に達していない場合、前記制御手段は前記第１の検出手段を無効化する
ことを特徴とする、請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
レンズと撮像部との間に位置する圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像部との距離を調整する調整ステップと、
前記調整ステップによる調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにて電気信号を検出すると、前記調整ステップを再び行うよう制御する制御ステップと、
からなることを特徴とするレンズ駆動制御方法。
【請求項８】
コンピュータを、
レンズと撮像部との間に位置する圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像部との距離を調整する調整手段、
前記調整手段による調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出手段、
前記検出手段にて電気信号を検出すると、前記調整手段による調整を再び行うよう制御する制御手段、
として機能させることを特徴とするレンズ制御プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る請求項１記載の撮像装置は、
レンズと、
前記レンズを介した被写体を撮像する撮像手段と、
圧電素子を具備し、前記圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像手段との距離を調整する調整手段と、
前記調整手段による調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出手段と、
前記検出手段により電気信号を検出すると、前記調整手段に対し再調整をするよう制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
また請求項２記載の撮像装置は、上記請求項１に加え、
前記レンズの位置を取得する取得手段を更に備え、
前記調整手段による調整の際に前記取得手段が取得した第１の位置と、前記第１の検出手段にて検出された際に前記取得手段が取得した第２の位置とが異なる場合、前記制御手段は、前記第１の位置に前記レンズを移動するように前記調整手段を制御することを特徴とする。
また請求項３記載の撮像装置は、上記請求項２に加え、
前記レンズとともに移動し、当該レンズを保持する第１の保持部材と、当該第１の保持部材を移動可能に保持する第２の保持部材とに設けられ、当該第１の保持部材と当該第２の保持部材との位置関係を磁界強度に基づいて検出する一対の検出部材を更に備え、
前記取得手段は、当該検出部材によって検出される磁界強度に基づいて、前記レンズの位置を取得することを特徴とする。
また請求項４記載の撮像装置は、上記請求項２に加え、
前記第１の位置を記憶する記憶手段を更に備え、
前記記憶手段に記憶された第１の位置と、前記第２の位置とが異なる場合、前記制御手段は、前記記憶された第１の位置に前記レンズを移動するように前記調整手段を制御することを特徴とする。
また請求項５記載の撮像装置は、上記請求項２に加え、
所定の指示信号の入力を受け付ける受付手段を更に備え、
前記受付手段に前記指示信号が入力され、且つ、前記第１の位置と前記第２の位置とが異なる場合、前記制御手段は、前記第１の位置に前記レンズを移動するように前記調整手段を制御することを特徴とする。
また請求項６記載の撮像装置は、上記請求項５に加え、
前記受付手段に前記指示信号が入力され、且つ、前記レンズが終端に達していない場合、前記制御手段は前記第１の検出手段を無効化することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る請求項７記載のレンズ駆動制御方法は、
レンズと撮像部との間に位置する圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像部との距離を調整する調整ステップと、
前記調整ステップによる調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにて電気信号を検出すると、前記調整ステップを再び行うよう制御する制御ステップと、
からなることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る請求項８記載のレンズ駆動プログラムは、
コンピュータを、
レンズと撮像部との間に位置する圧電素子に電圧を印加して変形させ、前記レンズと前記撮像部との距離を調整する調整手段、
前記調整手段による調整の後、前記圧電素子が変形することにより生じた電気信号を検出する検出手段、
前記検出手段にて電気信号を検出すると、前記調整手段による調整を再び行うよう制御する制御手段、
として機能させることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】